Silisyum karbür (SiC) ile güçlendirilmiş çinko-alüminyum (ZA40) alaşımının aşınma parametrelerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışma kapsamında matris malzemesi çinko-alüminyum (ZA40) alaşım tozları içerisine takviye olarak silisyum karbür (SiC) tozları katılarak malzeme üretiminde ileri bir teknik olan toz metalürjisi (T/M) yöntemi ile ZA40/SiC kompozit numuneler üretilmiştir. Takviye miktarı olarak ZA40 matris içerisine SiC oranı ağırlıkça % 0-0,5-1-1,5 ve 2 olarak belirlenmiştir. Üretim aşamasında tozlar gezegen tipinde bilyeli öğütücüde 400 rpm devirde koruyucu argon atmosferi altında, oda sıcaklığında 2 saat mekanik alaşımlama işlemine tabi tutulmuştur. Karıştırılan tozlar 600 MPa basınç altında 500 °C sıcaklıkta 3 saat boyunca sıcak pres (hot pres) yöntemi ile sinterlenmiştir. Rijit hale getirilen tozlar sertlik ve yoğunluk değerleri alındıktan sonra ball on disk aşınma deney düzeneğinde 200 rpm devirde 100 metre yol alarak 10 ve 20N yükler altında aşınma dayanımları, ağırlık kayıpları ve sürtünme katsayıları hesaplanarak irdelenmiştir. Aşınma deneylerinden sonra numunelerin detaylı SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) resimleri incelenip oluşan hasarlara bakılarak aşınma etkileri belirlenmiştir. Sonuçlar göre artan SiC takviyesinin kompozitlerin fiziksel ve mekanik özelliklerini değiştirmiş olup aşınma dayanımına önemli katkılar sunduğu görülmüştür.

In this study, ZA40/SiC composite samples were produced by adding silicon carbide (SiC) powders as reinforcement into the matrix material zinc-aluminium (ZA40) alloy powders by powder metallurgy method, which is an advanced technique in material production. As the amount of reinforcement, the ratio of SiC into the ZA40 matrix was determined as 0-0.5-1-1.5 and 2 wt. %. In the production phase, the powders were mechanically alloyed in a planetary ball mill at 400 rpm under a protective argon atmosphere for 2 hours at room temperature. The mixed powders were sintered under 600 MPa pressure at 500 °C for 3 hours by hot press method. After taking the hardness and density values of the powders made rigid, they were examined by calculating their wear resistance, weight losses and friction coefficients under 10 and 20N loads, traveling 100 meters at 200 rpm in a ball-on-disk abrasion test setup. After the wear tests, detailed SEM (Scanning Electron Microscope) images of the samples were examined and the effects of wear they were exposed to was determined by looking at the damage. According to the results, it was seen that increasing SiC reinforcement changed the physical and mechanical properties of the composites and made significant contributions to the wear resistance.